Как защитить бетонную смесь в мороз
Чтобы разобраться, для чего нужны морозостойкие добавки для бетона и ускорители, необходимо изучить процесс застывания такого раствора. Схватывание и затвердевание материала называют гидратацией цемента.
Это процесс кристаллизации разных минералов, входящих в его состав, в результате их взаимодействия с водой:
- готовый раствор схватывается в течение первых суток после создания смеси. Начальная стадия этого процесса произойдет уже спустя 2 часа, если температура окружающей среды достигает +20 °С.
- бетонный раствор схватывается полностью еще через 1 час при той же температуре. Если температура составляет 0 °С, время схватывания увеличивается до 10-20 часов.
- следующая стадия готовности – твердение. По расчетам на данный этап уходит 28 дней, хотя по-настоящему этот процесс может идти годами, но в первые дни и месяцы он гораздо интенсивнее.
Применение нитрата кальция
Марка бетона по морозостойкости
Морозостойкость – это максимально возможное число циклов заморозки и оттаивания, которые способны выдержать образцы определенного размера. При этом масса их не должна уменьшиться более чем на 5%, а потеря прочности на сжатие не более чем на четверть.
Применение морозостойкого бетона
Исходя из конкретных климатических условий того или иного региона, в котором осуществляется строительство объекта, определяется степень морозостойкости бетона (например, для Краснодара и Мурманска этот показатель будет разным). Данный показатель регулируется ГОСТом 1006(0-4)-95.
Добавка для фундамента
Этот параметр особенно важен для бетонных растворов, используемых при возведении наиболее ответственных объектов (например, опоры мостов). Чаще всего этот показатель напрямую зависит от плотности материала, так как более плотный обладает большей морозостойкостью. На упаковках данный показатель обозначен буквой F с цифрой от 25 до 1000, чем выше марка бетона, тем больше этот показатель.
Область применения марок от F25 до F100 – строительство жилых домов. Раствор с более высоким значением применяется при возведении сооружений гидротехнического назначения.
Виды и область применения
При возведении строительных объектов в зимний период (при температуре до -25 °С, при более низких показателях работать не стоит) специалисты рекомендуют применять бетон с морозостойкими добавками.
Такие присадки на производстве добавляют при температуре от -5 °С и ниже. Если температура выше, при замешивании бетонного раствора используют только горячую воду и не вводят никакие добавки.
Морозные добавки в бетон бывают двух видов:
- ускоряющие процесс схватывания раствора;
- способствующие понижению температуры замерзания воды (понижают температуру с 0°С до -10°С и ниже, не дают воде превратиться в лед, благодаря чему, процесс схватывания бетона происходит в те же сроки, что и при положительных температурных значениях).
К последним относится и антиморозная добавка для бетона, где в качестве присадок выступают аммиачный раствор, карбамиды, спирты многоатомные, нитрит натрия.
Присадка Nitcal для бетонов и растворов
Запомните, что экономить на стоимости присадок нельзя, их цена – залог нужного результата.
Также недопустимо использовать добавки низкого качества:
- Такая ложная экономия ухудшит характеристики бетонного раствора.
- Такие присадки нельзя добавлять в большом количестве.
Ответы на вопросы
Некоторые застройщики считают, что использование противоморозных присадок способствует снижению прочности бетонного материала, однако это не совсем так. В первые дни после заливки затвердевание бетона происходит медленнее, чем у бетона, не содержащего присадки, но через эталонные 28 дней прирост прочности раствора начнет увеличиваться.
Антифризная присадка для бетонной смеси
Также существует мнение, что добавка в бетон при морозе усиливает коррозийные процессы на арматуре железобетонных конструкций. Действительно, если она содержит хлориды, это может способствовать развитию таких процессов на металле. Но присадки, имеющие в своем составе нитрит натрия, наоборот, замедляют их.
https://youtube.com/watch?v=4rpnx9QPaes
Противоморозные добавки
По своему действию противоморозные добавки делятся на три группы:
Антифризы (поташ, нитрит натрия, хлориды кальция и натрия). Снижают температуру застывания воды. Время отвердевания немного уменьшают.
Ускорители отвердевания (поташ, смеси хлорида кальция с карбамидом или нитритом кальция). Суть их работы в увеличении скорости растворения силикатных компонентов цемента, в результате чего образуются соли, снижающие точку замерзания раствора.
Сульфаты. Эти соли выделяют тепло, благодаря чему ускоряют протекающие в растворе реакции.
Основные компоненты противоморозных добавок и их воздействие на бетон.
Противоморозные присадки бывают сухими и жидкими.
Сухие добавки:
Поташ (карбонат калия). Ускоряет застывание бетона, снижает температуру замерзания смеси. Используется совместно с тетраборатом натрия (бурой), так как в чистом виде снижает прочность бетона. Смесь с добавлением поташа быстро схватывается, что усложняет укладку, поэтому нуждается в добавлении суперпластификатора.
Тетраборат натрия. Может использоваться вместе с поташем либо как самостоятельная добавка, которая сохраняет структуру бетона после размораживания, уменьшает водопроницаемость бетона, увеличивает его прочность и предотвращает растрескивание.
Формиат натрия (кальция). Ускоряет отвердевание бетона и работает как пластификатор. Применяется совместно с лигносульфнатом нафталина.
Нитрит натрия. Снижает точку замерзания воды в смеси. Может использоваться при температуре от 0° до минус 25° С.
Определить наличие этих компонентов в комплексной добавке можно по маркировке:
М – мочевина (карбамид),
НК – нитрит кальция,
М НК – мочевина и нитрат кальция,
ХК – хлорид кальция (не применяется в армированном бетоне, так как способствует коррозии),
П – карбонат калия (поташ).
К жидким добавкам относится аммиачная вода, которую получают путем растворения в воде аммиачного газа. Эта присадка не только придает морозоустойчивость бетону, но и не способствует коррозии арматуры, в отличие от многих других противоморозных добавок. Кроме того, она замедляет застывание бетона, а не ускоряет его.
Типы добавок
Добавки промышленного производства обычно выполняют несколько функций:
снижают температуру замерзания смеси;
регулируют скорость набора прочности;
ускоряют протекающие в растворе реакции;
изменяют характеристики смеси.
Противоморозные добавки могут одновременно придавать бетонному раствору дополнительные характеристики:
Увеличивают подвижность смеси, способствуя ее оптимальному распределению, уменьшают количество цемента в смеси, повышают влагостойкость бетона (пластификаторы). Изготавливаются на основе органических полиакрилатов либо сульфатов меламиновой смолы или нафталина.
-
Повышают прочность бетона (упрочняющие добавки). Содержат сульфаты железа, алюминия, нитрит и хлорид кальция.
Противодействуют коррозии арматуры, увеличивая срок службы изделий (коррозионностойкие).
Регуляторы подвижности. Продлевают время работы с бетоном, препятствуя быстрому схватыванию.
Комплексные добавки обеспечивают воздействие по нескольким направлениям.
Расход добавок для бетона
Пропорции добавления присадок в бетонную смесь могут быть разными у разных добавок. Эту информацию необходимо уточнять в инструкции. Несоблюдение рекомендаций производителя влечет снижение качества бетона.
Обычно расход добавок невелик и варьируется в пределах 1-2%.
Антифризы добавляют в концентрации 10-15% от массы раствора; усилители отвердевания – 3-5% от массы цемента; соли-ускорители – 2-4% от общей массы.
Расход добавок может зависеть от следующих факторов:
температура воздуха;
температура раствора;
уход за бетоном во время набора прочности.
Области применения
Противоморозные добавки необходимы при работе с объектами, которые находятся на открытом воздухе или в неотапливаемом (строящемся) помещении:
монолитных конструкций;
фундаментов;
стяжек.
Меры предосторожности
Большинство противоморозных присадок – агрессивные химические вещества; некоторые из них токсичны.
Правила работы с добавками:
Надеть спецодежду и резиновые сапоги.
Использовать респираторы, защитные очки, перчатки.
При работе в помещении обеспечить проветривание.
Избегать попадания добавок на кожу. Если это произошло, тщательно промыть водой и мылом.
При попадании в глаза обильно промыть и немедленно обратиться к врачу.
По окончании работ вымыть лицо и руки.
Типы противоморозных добавок для бетона
Все противоморозные добавки в раствор для кладки бетона бывают трех видов:
- Антифризы. Такие противоморозные добавки в бетоне снижают температуру кристаллизации воды и незначительно ускоряют время схватывания раствора.
- Сульфаты. Добавки на основе сульфатов позволяют максимально ускорить застывание бетонной массы. Помимо этого присадки этого типа активно выделяют тепло, благодаря чему все компоненты раствора быстрее смешиваются и превращаются в однородную субстанцию, что, в свою очередь, понижает температуру замерзания состава.
- Антиморозные добавки-ускорители в бетон. Компоненты этого типа повышают скорость растворения силикатных составляющих в цементе, которые вступают в реакцию с продуктами гидратации раствора, благодаря чему образуются основные и двойные соли, провоцирующие снижение температуры промерзания смеси.
Большинство комплексных антиморозных добавок, попадая в раствор, выполняют сразу несколько функций: понижают температуру кристаллизации жидкостных компонентов смеси и осуществляют регулировку набора прочности. Современные морозостойкие добавки бывают разных типов в зависимости от их химических и эксплуатационных характеристик. Исходя из этого, выделяют следующие основные компоненты присадок.
Карбонат кальция
Карбонат кальция (или как его еще называют поташ) – это противоморозный кристаллический компонент, значительно ускоряющий застывание бетонной массы.
Поташ рекомендуется использовать только вместе с тетраборатом натрия (который также называют сульфидно-дрожжевая бражка или бура), так как карбонат кальция в чистом виде приведет к снижению прочности бетона.
Важно! Концентрация тетрабората натрия и бражки должна быть не более 30%. Также стоит учитывать, что поташ – это довольно опасное вещество, которое можно применять только с соблюдением мер безопасности
Также стоит учитывать, что поташ – это довольно опасное вещество, которое можно применять только с соблюдением мер безопасности.
Тетраборат натрия
Бура также может использоваться в качестве самостоятельной добавки для бетона противоморозного типа. Эта присадка является смесью кальция, аммония и солей натрия.
Примесь из тетрабората натрия сохраняет целостную структуру бетонной конструкции после ее отмерзания. Кроме этого бура исключает появление трещин в монолите, снижает водопроницаемость бетона и повышает его прочность на 20-30%.
Нитрит натрия
В антиморозные добавки часто добавляют кристаллический порошок – нитрит натрия. Этот компонент также позволяет заливать бетон при пониженных температурах
Однако стоит учитывать, что нитрит натрия является пожароопасным и очень ядовитым веществом, которое необходимо использовать крайне осторожно. Концентрация НН не может превышать 0,42 л/кг, а его добавление в раствор допускается при температурном диапазоне от 0 до -25 градусов
Важно! Этот химикат ни в коем случае нельзя смешивать с лигносульфоновыми кислотами, так как такая смесь образует опасный отравляющий газ. Также стоит учитывать, что применение противоморозных добавок в бетоне с добавлением нитрита натрия допускается только при использовании специальной тары с маркировкой «яд»
Также стоит учитывать, что применение противоморозных добавок в бетоне с добавлением нитрита натрия допускается только при использовании специальной тары с маркировкой «яд».
Формиат натрия или кальция
Еще один компонент, являющийся противоморозным ускорителем – формиат натрия или кальция, используется вместе с лигносульфонатом нафталина. Это вещество повышает водоредуцирующие и пластифицирующие характеристики портландцементного раствора.
Расход формиата кальция, как противоморозной добавки не должен превышать 2-6% от общего объема смеси.
Аммиачная вода
Аммиачная вода получается путем растворения в воде аммиачного газа. При этом образуется качественная добавка, которая не только наделяет бетонный раствор противоморозными свойствами, но и не вызывает коррозии армирующей сетки. Присадка этого типа также не влияет на сцепление армокаркаса и бетонного раствора. Однако, в отличие от аналогов аммиачная вода не ускоряет процесс затвердевания бетона, а наоборот замедляет его. Благодаря этому свойству укладывать бетон можно без лишней спешки.
Концентрация этого компонента зависит от температуры воздуха:
- при температуре до -10 °С рекомендуется использовать 5% раствор аммиачной воды;
- от -10 до -20 °С – 10%;
- от -20 до -35 °С – 15%;
- ниже -35 °С – 20%.
В продаже можно встретить множество готовых добавок, рассмотрим самые лучшие из них.
Как сделать антифризную добавку пластификатор своими силами
Иногда нет возможности приобрести готовое средство, а стройку останавливать не хочется. В этой ситуации приходится изготавливать такую добавку пластификатор для бетона своими руками.
Самый простой и доступный способ — добавление в бетонный раствор обычной поваренной соли.
Научным языком ее называют хлоридом натрия. Соли, если вспомнить школьный курс химии, вообще способствуют понижению температуры замерзания растворов.
Но хлорсодержащие добавки способствуют разрушению металлических элементов конструкции (если таковые присутствуют).
Как же поступить, если нужно защитить металлические детали? В такой ситуации придут на помощь так называемые ингибиторы коррозии. Это вещества, которые в значительной мере замедляют ржавение металлических элементов. В такой роли чаще всего выступает нитрит нитрат калия (ННК) — промежуточный продукт производства калиевой селитры.
Чтобы приготовить незамерзающий пластификатор для бетона своими руками, в раствор вместе с водой добавляют 3-4% от объема сухого цемента поваренную соль или хлористый калий и ННК. Соотношение NaCl или КCl и нитрита нитрата калия должно быть 1:1. Для улучшения пластичности бетона к раствору также добавляют мочевину в объеме 7-10%.
Противоморозный пластификатор для бетона своими руками можно приготовить и с помощью аммиачной воды. Это, пожалуй, самый бюджетный способ сделать бетонный раствор более пластичным и не теряющим прочностных характеристик в холодную погоду.
Аммиачная вода имеет значительно меньший коэффициент расширения, чем, например, водный раствор солей. Кроме того, это вещество не только не способствует коррозии металла, а, наоборот, замедляет его. Еще одно преимущество этой добавки состоит в том, что высолы на кладке появляются гораздо реже или вообще отсутствуют.
Концентрация аммиачной воды напрямую зависит от температуры, при которой ведутся бетонные работы. Она может составлять от 5 до 20%. Чем ниже температура воздуха, тем аммиачная вода должна быть более концентрированной.
При изготовлении пластифицирующих антифризных добавок к бетону своими руками стоит помнить, что для разных бетонных работ нужны различные добавки в различном количестве. Для этого есть специальные таблицы. В них представлены расчеты добавок при разных температурных режимах работы.
Однако специалисты строительной отрасли говорят, что для самостоятельного застройщика лучше приобретать готовые антифризные пластифицирующие смеси и добавлять их, четко следуя инструкции.
Типы кладочных растворов
ГОСТ 28013—98: Растворы строительные. Общие технические условия
Сегодня кирпичную кладку выполняют с применением следующих типов растворов:
- цементные;
- известковые;
- цементно-известковые;
- цементно-глиняные.
Самым же распространенным является все же цементный кладочный раствор. Ему присущи следующие достоинства:
- прочность;
- устойчивость к влажности;
- быстрый набор прочности, который не замедляет строительные работы.
Дело в том, что, несмотря на свои достоинства, такие, как пластичность и низкая теплопроводность, известковые растворы обладают рядом недостатков:
- медленный набор прочности;
- неустойчивость к влажности, что ограничивает область их применения только надземными сооружениями;
- хрупкость, из-за которой такие растворы пригодны только в малоэтажном строительстве.
Добавление глины или извести могут играть в цементном растворе роль пластификатора (а глина позволяет работать при более низких температурах), кроме того, они снижают стоимость раствора благодаря тому, что в нем меньше цемента. Однако одновременно они и снижают прочность раствора.
Как заливают бетон в мороз
Рассматривая морозостойкость бетона, нельзя обойти вниманием такой вопрос, как производство бетонных работ в условиях пониженных температур. Ведь в России во многих регионах отрицательные температуры держатся более половины года, а строительные работы не ждут. Но твердение бетона требует определенных условий
Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются
Но твердение бетона требует определенных условий. Чем ниже температура по сравнению с оптимальной, тем медленнее идут процессы набора прочности; при температуре ниже +5°С они почти прекращаются.
Являясь вяжущим веществом водного твердения, цемент вступает в реакции гидратации при смешивании с водой, но эти реакции протекают не одномоментно. Поэтому в бетонной смеси довольно длительное время есть свободная вода. При температурах ниже 0°С она замерзает. В результате прекращаются реакции гидратации и, даже если позже бетон оттаивает, его прочность все равно будет ниже запланированной.
В этих условиях разработаны различные методики ведения бетонных работ, которые позволяют не допустить замерзания бетонной смеси во время ее транспортировки и укладки, а также обеспечить правильный уход за уложенным бетоном.
Методы зимних бетонных работ делятся на две большие группы:
- «теплый» бетон,
- «холодный» бетон.
Теплым называют бетон, который так или иначе подогревают. Здесь возможны следующие варианты:
- Метод термоса.Бетонная смесь замешивается на теплой воде и прогретых заполнителях. Прогревается опалубка, а залитый бетон укрывается теплоизолирующими материалами. Если конструкция достаточно массивная, с толстыми стенками, то тепла, которое выделяется в процессе реакций гидратации, достаточно, чтобы обогреть ее и не допустить чрезмерного снижения температуры. Частный случай метода термоса — метод горячего сухого термоса, при использовании которого бетон можно укладывать даже на промороженное основание, предварительно засыпанное горячим (200–300°С) керамзитом.
- Устройство тепляков.В этом случае над залитым бетоном устанавливаются шатры, внутри которых ставят тепловые пушки, что позволяет поддерживать нужную температуру.
- Прогрев бетонаразличными методами (электродами, инфракрасным излучением, кондуктивным, индукционным методом и пр.)
У каждого из этих методов есть свои достоинства и недостатки. Так, метод термоса подходит только для крупных массивных конструкций, прогрев и обогрев бетона требуют расходов электроэнергии и дополнительного оборудования, а также постоянного контроля температуры в толще бетона, чтобы не допустить большого температурного градиента.
«Холодный» бетон — это метод ведения бетонных работ без прогревающих или обогревающих мероприятий. В этом случае используются противоморозные добавки и ускорители твердения бетона.
- хлорид натрия может приводить к коррозии металлической арматуры и закладных элементов;
- высокощелочные цементы и некоторые другие виды портландцементов не совместимы с электролитами;
- использование солей может привести к образованию высолов на поверхности изделия.
Вот почему оптимальный вариант — использование специальныхпротивоморозных добавокдля бетона, которые разработаны и проверены в лаборатории. Они не имеют тех недостатков, которые присущи солям и позволяют проводить бетонные работы даже в сильные морозы.
Противоморозные добавкичасто сочетают в себе свойства пластификаторов и ускорителей твердения бетона. Они позволяют:
- Проводить бетонирование даже при очень низких температурах (до –20°С).
- Обходиться без тепловой обработки уложенного бетона.
- Снизить расход воды.
- Увеличить прочность бетона, как минимум, на 10%.
- Увеличить сцепление с арматурой.
- Повысить водонепроницаемость и морозостойкость бетона.
Советуем изучить:Для проведения работ в морозы
Характеристики и принцип действия
Ввод противоморозных добавок рекомендуется при температуре среды не ниже 5 °С при строительстве монолитных фундаментов, стен или сложных конструкций. В ноль градусов процесс достижения рабочей прочности у бетона замедляется, в мороз она не достигается. Происходит естественная кристаллизация воды в цементной смеси. Застывшая вода провоцирует возникновение микротрещин, что со временем приводит к разрушению готовых конструкций. Для решения проблемы замерзания добавляют специальные вещества, которые по принципу действия подразделяют на три группы:
- Антифризы. При их введении минеральные вещества цемента гидратируются и обеспечивают затвердевание бетона.
- Сульфаты. Способствуют созреванию бетонной смеси через выделение тепла в процессе химической реакции.
- Комплексные добавки – пластификаторы.
Добавление специальных веществ в раствор позволяет бетону схватываться быстрее, но свою полную проектную мощность он наберет только при плюсовой температуре.
Виды противоморозных добавок
Противоморозные добавки выпускаются в виде сухих смесей и концентрированных жидких составов.
Сухие смеси
Наиболее распространенные сухие добавки:
Строительная соль, коммерческое название – натрия хлорид. Применяется в минусовых условиях, снижает скорость кристаллизации воды в рабочем растворе.
Хлорид кальция ускоряет время застывания раствора, повышает устойчивость к перемене погоды
Монтажное время снижается, и работы в зимний период могут продолжаться в обычном режиме.
Нитрит натрия – ядовитый кристаллический порошок, который применяется с осторожностью в концентрации 0,1-0,4 л/кг бетонного раствора. Температура окружающей средыможет быть в диапазоне от 0 до 25°C.
Натрия формиат
Ускоряет застывание раствора. Добавляется в количестве от 2 до 6% к массе цемента. Для придания раствору пластифицирующих свойств применяется вместе с лигносульфанатом нафталина.
Есть комплексные смеси, которые можно применять до минус 20°C. К ним относят ННК (нитрит с нитратом кальция), НКМ (нитрит кальция с мочевиной) и более сложные смеси на основе нитритов, хлорида кальция и мочевины. Эти смеси не окисляют металл, но имеют ограничение: пролетные конструкции не должны быть более 6м.
Жидкие растворы
К жидким растворам относят:
- Аммиачную воду. Это водный раствор 25% концентрации. Состав применяется в любых температурных условиях, даже минус 100°C. На арматуру действует как защитная пленка.
- Жидкие пластификаторы, работают как замедлители застывания и способствуют увеличению подвижности смеси. Добавки равномерно распределяются без риска отверждения только части конструкции.
Жидкие противоморозные добавки в бетон
Плюсы и минусы
Введение противоморозных добавок в бетон приносит следующие преимущества:
- Снижается температура замерзания воды, она не кристаллизуется уже при нуле градусов, а может оставаться жидкой до минус 10°C и более.
- Бетон твердеет медленно, что позволяет вести сложную заливку.
- Добавки противостоят коррозии арматуры.
- Противоморозные компоненты защищают конструкции от растрескивания, осадки, придают влагозащитные свойства.
- Увеличивают срок эксплуатации монолита.
- Имеют экономичный расход.
Минусы введения противоморозных добавок:
- Нужная прочность бетона при зимних работах не достигается, она составляет только 30% от проектной. Окончательную прочность бетон набирает в теплое время года.
- Некоторые добавки приводят к увеличению расхода цемента.
- Ряд добавок включает опасные для здоровья компоненты.
Как использовать противоморозную добавку
Производитель присадки рекомендует следующую последовательность действий для приготовления бетонной смеси:
- Засыпать цемент, песок и щебень в емкость для замешивания, перемешать компоненты.
- Развести требуемое количество добавки в бетон в 5 литрах воды.
- Вылить добавку в бетонную смесь, тщательно перемешать.
- При необходимости в смесь добавить воды (не более 4 литров).
Некоторые застройщики считают, что противоморозную жидкость можно добавить и в миксер на объекте, но эксперт рекомендует подстраховаться.
Василий Шрамко
Лучше заказывать на объект миксер с противоморозной добавкой.
Потому что правильно – добавлять противоморозную жидкость с водой и во время приготовления бетонной смеси.
Василий Шрамко
Добавка растворяется в воде, которая необходима для приготовления бетонной смеси. Этим мы минимизируем риски введения в бетон лишней воды, которая может снизить прочностные показатели бетона. При приготовлении смеси к качеству воды особые требования не предъявляются. Обычно на бетонном заводе в зимний период включают парогенераторы, которые греют инертный материал. Воду для изготовления бетона тоже прогревают (от 20 до 40С), так как температура укладываемой бетонной смеси должна быть не ниже +10 градусов.
